鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一部分 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1</p><p>　　§1.1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程2</p><p>　　§1.2要求完成的設(shè)計(jì)工作量3</p><p>　　§1.3設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)4</p><p

2、>　　第二部分 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4</p><p>　　§2.1鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)的功能與設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　§2.2功能原理設(shè)計(jì)6</p><p>　　§2.3功能分解7</p><p>　　§2.4功能原理的工藝過(guò)程分解并確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式8</p>

3、<p>　　§2.5繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖9</p><p>　　§2.6根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式選擇機(jī)構(gòu)10</p><p>　　§2.7用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案11</p><p>　　§2.8機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖12</p><p>　　§2.9根據(jù)工藝動(dòng)作

4、順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖13</p><p>　　第三部分 機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算與設(shè)計(jì)14</p><p>　　§3.1原動(dòng)機(jī)的選擇15</p><p>　　§3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較與選擇16</p><p>　　§3.3電機(jī)向主軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析17</p><p>　　§

5、;3.4送料機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算18</p><p>　　§3.5定位機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算19</p><p>　　§3.6扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算20</p><p>　　第四部分 計(jì)算機(jī)調(diào)試機(jī)構(gòu)21</p><p>　　§4.1凸輪形狀運(yùn)動(dòng)調(diào)試22</p><p>　　§4.2連桿機(jī)構(gòu)的

6、運(yùn)動(dòng)分析23</p><p><b>　　附.參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </p><p>　　鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程<

7、/p><p>　　鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床加工鎖梁（即掛鎖上用與插入門扣的鉤狀零件）的工序?yàn)椋簩⒈P圓鋼條校直、切槽、車圓頭、切斷和扳彎成型。本機(jī)構(gòu)為該機(jī)床的扳彎成型工藝部分，由送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)和扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)組合而成。扳彎成型加工原理如下圖：送料滑塊1將工件2送到扳彎工位后即返回，定位銷3上升至鎖梁槽內(nèi)，將鎖梁卡住，扳彎架4轉(zhuǎn)動(dòng)扳彎角度，扳彎架上的滾輪6繞固定滾輪5也轉(zhuǎn)過(guò)扳彎角度，將鎖梁扳彎成型。然后扳彎架返回原位，定位銷下降，

8、松開(kāi)工件，待送料滑塊第二次送進(jìn)時(shí)將已扳彎成型的工件推出工位。</p><p>　　1.2要求完成的設(shè)計(jì)工作量 </p><p>　　1)本任務(wù)只需完成機(jī)床的扳彎成型工藝部分的設(shè)計(jì)，由送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)和扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)組合而成。</p><p>　　2)根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。 </p><p>　　3)按工藝動(dòng)作過(guò)程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)

9、圖。 </p><p>　　4)構(gòu)思系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案(至少2個(gè)以上)，進(jìn)行方案評(píng)價(jià)，選出較優(yōu)方案（ 要求送料機(jī)構(gòu)最終需采用連桿機(jī)構(gòu)）。</p><p>　　5)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)。 </p><p>　　6)對(duì)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　7)繪制系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（3號(hào)圖）。</p><p&

10、gt;　　8）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。 </p><p>　　1.3設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù):</p><p>　　1．生產(chǎn)率：15件/分</p><p>　　2.電機(jī)轉(zhuǎn)速：800轉(zhuǎn)/分</p><p><b>　　3.工件尺寸：</b></p><p>　　工件展開(kāi)長(zhǎng)度=225mm</p>&l

11、t;p>　　工件外徑D1=9mm</p><p>　　工件溝槽直徑D2=6mm</p><p><b>　　4.齒輪模數(shù)：5</b></p><p>　　5.扳彎角度：195°</p><p>　　2.1鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)的功能與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　圖1-2所示為

12、掛鎖的一個(gè)零件，稱為“鎖梁”。鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)的功能是將已切削加工后的材料進(jìn)行扳彎再加工成“鎖梁”。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)要求和參數(shù)為：</p><p>　　1．“鎖梁”的形狀如圖2-1所示；</p><p><b>　　2.自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)；&l

13、t;/b></p><p>　　3.生產(chǎn)能力為15件/分鐘；</p><p>　　4.加工質(zhì)量要達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求；</p><p>　　5.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單、可靠。</p><p><b>　　2.2功能原理設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.鎖梁自動(dòng)成型機(jī)床扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)的功能是將

14、已切削加工后的材料進(jìn)行扳彎再加工成“鎖梁”。將切削加工的金屬材料加工成圖1-2所示的零件，可采用圖2-1所示的扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。用一扳彎滾子將工件壓在一圓弧模塊上，然后繞圓弧模塊轉(zhuǎn)一個(gè)角度，可將工件扳彎成與圓弧模塊相對(duì)應(yīng)的圓弧。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　2.3功能分解</b></p>

15、<p>　　1.為了將已切削的工件加工成鎖梁，可將其分為下面幾部分：</p><p>　　a.切削成型送料功能</p><p><b>　　b.送料定位功能</b></p><p><b>　　c.工件扳彎功能</b></p><p><b>　　2.功能邏輯圖：</b&g

16、t;</p><p>　　2.4功能原理的工藝過(guò)程分解并確定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式</p><p>　　1.送料功能：送料板將工件送到指定位置，然后送料板又回到原處。它的運(yùn)動(dòng)是間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.定位功能：采用活動(dòng)定位桿進(jìn)行定位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)上的定位桿，它的運(yùn)動(dòng)是間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3.板彎功能：用一板彎

17、滾子將工件壓在一圓柱模塊上，然后</p><p>　　繞圓柱模塊轉(zhuǎn)一個(gè)角度，即可將工件扳成于圓柱模塊半徑相對(duì)應(yīng)的弧</p><p>　　形。由扳彎的工作原理可知，它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是扳彎滾子支架，它的運(yùn)動(dòng)是間歇往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　2.5繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖</p><p>　　根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的形式，繪制出機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化功能圖<

18、/p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.6根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式選擇機(jī)構(gòu)</p><p>　　1.送料板間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)：可選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　a.工件送料機(jī)構(gòu)的選擇與比較</p><p><b>　　方案一：</b><

19、/p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　從圖中知，在卡手夾緊工件后，轉(zhuǎn)動(dòng)的缺口滾動(dòng)將卡手送往左邊，由于有彈簧的存在，將往左的卡手又彈回原處，實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從原理上分析，該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)行程大，易控制停歇時(shí)間。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b&g

20、t;　　圖2-6</b></p><p>　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)需求，選擇曲柄滑塊帶動(dòng)卡手左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于卡手是間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，故要求曲柄滑塊也是直線往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)，這需要用不完全齒輪使曲柄有時(shí)間停歇。在時(shí)間和計(jì)算上有明顯的優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　　故采用方案二。</b></p><p>　　2.定位桿間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)：可選用凸輪機(jī)構(gòu)

21、，連桿機(jī)構(gòu)，組合機(jī)構(gòu)</p><p>　　b.切槽定位夾緊機(jī)構(gòu)選擇與比較</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　圖中，利用凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾子的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在彈簧的作用下將上升的桿件彈下，保證與凸輪緊密接觸，由于在凸輪上可以

22、很好的控制時(shí)間停歇，故滿足卡子間歇的上下運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-8</b></p><p>　　圖中，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將主動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證U形卡槽上下運(yùn)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件簡(jiǎn)單易計(jì)算時(shí)間關(guān)系，但是難滿足U形卡子的間歇運(yùn)動(dòng)。</p>&l

23、t;p><b>　　故采用方案一。</b></p><p>　　3．扳彎滾筒間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)：可選用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪副機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-9</b></p><p>　　在該圖中，利用齒輪的減速功能將扳彎滾子的

24、大轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為大齒輪的小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，再利用凸輪的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，實(shí)現(xiàn)了扳彎滾子的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)是使用機(jī)構(gòu)多，角度的精確度難保證，誤差大，占空間。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-10</b></p><p>　　圖中，同樣使用大

25、小齒輪不同轉(zhuǎn)速功能，將扳彎滾子轉(zhuǎn)動(dòng)的大角度換為大齒輪的小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)件利用凸輪驅(qū)動(dòng)齒條與齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞，實(shí)現(xiàn)滾子的間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是易計(jì)算時(shí)間關(guān)系，好控制間歇時(shí)間。故采用方案二。</p><p>　　2.7用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案</p><p>　　根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成圖形態(tài)學(xué)矩陣，圖所示的形態(tài)學(xué)矩陣可求出鎖梁自動(dòng)成型系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案數(shù)為：</p>

26、<p>　　N=2X2X2X2X2=32</p><p>　　2.8機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出的自動(dòng)鎖梁扳彎?rùn)C(jī)如下圖：</p><p>　　2.9根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　為了使鎖梁自動(dòng)成型系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合，設(shè)計(jì)直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：</p>

27、<p><b>　　3.1原動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，鎖梁一般是大批量生產(chǎn)；從能源方面看，工廠的電源能有效地保證并充足，且有降低生產(chǎn)成本，便于操著，工件可靠，維修方便，應(yīng)盡量選用電力驅(qū)動(dòng)。從對(duì)環(huán)境影響來(lái)看，電力驅(qū)動(dòng)方式所生產(chǎn)的污染較小，可選擇電動(dòng)機(jī)。從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足一定的功率，防止功率過(guò)大造成浪費(fèi)，過(guò)小負(fù)荷過(guò)大，使生產(chǎn)率達(dá)不到要求致

28、使浪費(fèi)時(shí)間。所以為了滿足上述要求，選擇電壓為380V轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分的交流電動(dòng)機(jī)最為合適。</p><p>　　3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較與選擇</p><p>　　機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)能量分配、轉(zhuǎn)速的改變及運(yùn)動(dòng)形式的改變的中間裝置。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最常見(jiàn)的有齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等。</p><p><b>　　特點(diǎn)：&l

29、t;/b></p><p>　　1.齒輪傳動(dòng)：承載能力和速度范圍大；傳動(dòng)比恒定，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求高，精度低時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)有噪音；無(wú)過(guò)載保護(hù)作用；</p><p>　　2.蝸桿傳動(dòng)：機(jī)構(gòu)緊湊，單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音；可制成自鎖機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)比大、滑動(dòng)速度低時(shí)效率低；中、高速傳動(dòng)需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費(fèi)用貴。</p><

30、p>　　3.軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動(dòng)；摩擦型帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動(dòng)，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力大，帶的壽命較短。</p><p>　　由上述幾種主要的傳動(dòng)裝置相互比較，齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)用于減速，扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)使用齒條和齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　3.3

31、電機(jī)向主軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)率15件/分可知，主軸的轉(zhuǎn)速為15r/min。從而可以算得傳動(dòng)比i=800/15,從而設(shè)計(jì)四級(jí)減速如圖一級(jí)減速用皮帶輪1/4；二級(jí)減速用齒輪2/3;三級(jí)減速用齒輪3/4;四級(jí)減速用齒輪2/3;</p><p><b>　　減速參數(shù)：</b></p><p>　　D1=40mm D2=160

32、mm </p><p>　　Z1=18 Z2=45 Z3=18 Z4=18 Z5=27</p><p>　　3.4送料機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由生產(chǎn)速度15件/分可知曲柄的轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分。由工件長(zhǎng)度為225mm，那么得曲柄的桿長(zhǎng)為112.5mm。由于送料卡子為間歇運(yùn)動(dòng)，則用不完全齒輪驅(qū)動(dòng)曲柄間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，得到1/2不完全齒輪

33、的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分，又保證和其他機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速一致，那么用一個(gè)變速箱將減速器輸出的15轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速加速到30轉(zhuǎn)/分傳遞給不完全齒輪與曲柄嚙合，從而得到曲柄最終做間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　個(gè)齒輪參數(shù)為Z1=40 Z2=20 Z3=20 Z4=20</p><p>　　3.5定位機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算</p><p>　　定位夾緊為一體的機(jī)構(gòu)如圖可知，當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)導(dǎo)桿

34、使U形塊上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定位和夾緊。設(shè)計(jì)凸輪的基圓半徑為40mm，升程為19mm，（根據(jù)計(jì)算升程應(yīng)大于（9-6）/2=1.5mm）</p><p>　　故得近休止角=90°</p><p><b>　　升程角度=90°</b></p><p><b>　　遠(yuǎn)休止角=135°</b></p&

35、gt;<p><b>　　回程角度=45°</b></p><p>　　3.6扳彎?rùn)C(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算</p><p>　　如圖，由于扳彎需要轉(zhuǎn)過(guò)195°，選擇齒輪R22.5與R45嚙合可得R45齒輪只需轉(zhuǎn)過(guò)97.5°，就可以完成輪R22.5轉(zhuǎn)過(guò)195°，由于扳彎為往復(fù)回轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)，又選用齒條與R45嚙合，將齒條的直線往復(fù)

36、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪R45的往復(fù)回轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)。又將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。既滿足間歇，又滿足能量的利用。</p><p>　　故可知在齒輪R45轉(zhuǎn)過(guò)的97.5°中就確定了凸輪的位移量為87.232mm，基圓半徑為50mm，近休角度=180°升程角度135°回程角度=45°</p><p>　　4.1凸輪形狀運(yùn)動(dòng)調(diào)試</p><

37、;p><b>　　1.參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　2．軟件生成模型</b></p><p><b>　　A．繪制基圓</b></p><p><b>　　B．繪制外輪廓曲線</b></p><p>　　C．指定掃描輪廓關(guān)系</

38、p><p><b>　　D．得到凸輪形狀</b></p><p>　　4.2連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【機(jī)械原理 第八版】孫 恒 陳作模 葛